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普通实验室玻璃芯片的简易加工技术

以微管道网络为结构特征的微流控芯片是当前十分活跃的研究领域。玻璃有优良的光学和电渗等性质,已广泛用于制作微流控芯片。玻璃微流控芯片的加工技术由掩膜制作、光刻曝光、显影、除铬、刻蚀、芯片切割与钻孔和热键合等步骤组成。

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一、掩膜制作

    利用corelDRAW软件绘制掩膜图形,采用高分辨率的激光照排机,在PET胶片上制得光刻掩膜。

    注意在裁剪掩膜和转移过程中,不要用尖锐硬物摩擦掩膜亚光面,以免磨损掩膜造成漏光,影响光刻效果。不可用手指直接触摸掩膜的图形区域。掩膜一般用塑料薄膜或自封袋保存。

二、光刻曝光

(1)、开启光刻机,预热15min。

(2)、从暗盒取出铬板,观察表面有无水雾或灰尘颗粒,若有,用吹风机冷风档或洗耳球吹净。

(3)、将掩膜对准铬板,使掩膜亚光面与铬板光胶层贴紧并用铁夹固定(铁夹不能遮住通道图形)。有条件的情况下,可在掩膜上方再覆盖同样大小的石英片后,用铁夹固定。

三、显影

(1)、曝光后,将铬板光胶面朝上,放入0.5%NaOH中显影,轻轻晃动,几秒后即可见掩膜中的图案,显影40s以完全去除已曝光部分的光胶。

(2)、用塑料镊子取出铬板,注意不要碰到图案区。在水流下冲洗1min,定影。

(3)、用吹风机吹干水分后,把铬板光胶层朝上放入烘箱中,110℃下烘15min,固化剩余光胶。

四、除铬

    取出铬板,放置冷却。待冷却至温室后将其光胶面朝上,放入去铬液中,轻轻晃动40s,除去裸露的铬层后,取出用自来水冲洗,吹风机吹干,即得到有透明通道图形的玻璃基片。

去铬液:将25g硝酸铈铵和6.45mL高氯酸(70%)溶于110mL的蒸馏水中。

五、刻蚀

(1)、在基片背面以及边缘贴上胶带纸作为保护层。若观察到除通道外有漏光点(铬层被磨损),也可用胶带纸保护。

(2)、将刻蚀液倒入有盖的小塑料盒内,放入40℃恒温水浴振荡器中,预热5min后。基片通道面朝上,侵入塑料盒内的刻蚀液(1:0.5:0.5mol/LHF/NH4F/HNO3)中,在缓慢摇动条件下进行刻蚀。通过控制刻蚀时间以控制通道的深度。在上述条件下,通常刻蚀速度约为1μm/min。

(3)、基片用自来水冲洗后除去胶带纸。

六、芯片切割与钻孔

(1)、依芯片大小用玻璃刀切割(注意:切割时通道面朝下)。用细砂纸轻轻打磨切割面的边缘,去除玻璃尖刺和碎屑。

(2)、在基片上通道的进出口处,用直柄麻花钻打孔。

七、热键合

(1)、清洗基片和盖片

(2)、烘干

(3)、高温键合,540—550℃高温封接。



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